package 二叉树;
import java.util.*;
/**
 * 翻转二叉树
 * 时间复杂度O(n)，空间复杂度O(h)，n为节点个数，h为树的高度
 */
public class invertTree {
    /**
     * 二叉树节点类
     * 包含节点值、左子节点和右子节点
     */
    public static class TreeNode{
        int val;            // 节点值
        TreeNode left;      // 左子节点
        TreeNode right;     // 右子节点
        
        // 无参构造函数
        TreeNode(){}
        
        // 带值的构造函数
        TreeNode(int val){
            this.val = val;
        }
        
        // 带值、左子节点和右子节点的构造函数
        TreeNode(int val, TreeNode left, TreeNode right){
            this.val = val;
            this.left = left;
            this.right = right;
        }
    }

    /**
     * 根据层序遍历的字符串数组构建二叉树
     * 使用队列进行层序遍历构建
     * 
     * @param nodes 层序遍历的节点值数组，"null"表示空节点
     * @return 构建好的二叉树根节点
     */
    public static TreeNode buildTree(String[] nodes){
        if(nodes == null || nodes.length == 0 || nodes[0].equals("null"))
            return null; // 如果输入数组为空或根节点为null，返回null
        ArrayDeque<TreeNode> queue = new ArrayDeque<>();
        TreeNode root = new TreeNode(Integer.parseInt(nodes[0])); // 创建根节点
        queue.offer(root); // 将根节点加入队列
        int index = 1; // 从第二个节点开始处理
        while(!queue.isEmpty() && index < nodes.length){ // 当队列不为空且未处理完所有节点时，继续构建
            TreeNode cur = queue.poll(); // 取出队首节点
            if(index < nodes.length && !nodes[index].equals("null")){ // 如果左子节点不为null
                cur.left = new TreeNode(Integer.parseInt(nodes[index])); // 创建左子节点
                queue.offer(cur.left); // 将左子节点加入队列
            }
            index++; // 处理下一个节点
            if(index < nodes.length && !nodes[index].equals("null")){ // 如果右子节点不为null
                cur.right = new TreeNode(Integer.parseInt(nodes[index])); // 创建右子节点
                queue.offer(cur.right); // 将右子节点加入队列
            }
            index++; // 处理下一个节点
        }
        return root; // 返回构建好的二叉树根节点
    }

    /**
     * 翻转二叉树
     * 使用递归方法翻转每个节点的左右子树
     * 
     * @param root 二叉树的根节点
     * @return 翻转后的二叉树根节点
     */
    public static TreeNode invertTreeM(TreeNode root){
        if(root == null) return null; // 如果根节点为空，返回null
        if(root.left == null && root.right == null) return root; // 如果根节点为叶子节点，直接返回
        invert(root); // 翻转二叉树
        return root; // 返回翻转后的根节点
    }

    /**
     * 递归翻转二叉树的左右子树
     * 
     * @param root 当前节点
     */
    public static void invert(TreeNode root){
        if(root == null) return; // 如果当前节点为空，直接返回
        TreeNode tmp = root.left; // 交换左右子树
        root.left = root.right;
        root.right = tmp;
        invert(root.left); // 递归翻转左子树
        invert(root.right); // 递归翻转右子树
    }

    /**
     * 层序遍历二叉树
     * 使用队列实现层序遍历，将节点值存入结果列表
     * 
     * @param root 二叉树的根节点
     * @return 层序遍历结果列表
     */
    public static List<Integer> levelOrder(TreeNode root){
        if(root == null) return null; // 如果根节点为空，返回null
        List<Integer> res = new ArrayList<>(); // 存储层序遍历结果
        ArrayDeque<TreeNode> queue = new ArrayDeque<>();
        queue.offer(root); // 将根节点加入队列
        while(!queue.isEmpty()){ // 当队列不为空时，继续遍历
            int size = queue.size(); // 获取当前层的节点数
            for(int i = 0; i < size; i++){ // 遍历当前层的所有节点
                TreeNode cur = queue.poll(); // 取出队首节点
                res.add(cur.val); // 将当前节点值加入结果列表
                if(cur.left != null) queue.offer(cur.left); // 将左子节点加入队列
                if(cur.right != null) queue.offer(cur.right); // 将右子节点加入队列
            }
        }
        return res; // 返回层序遍历结果
    } 

    /**
     * 主函数：处理输入输出
     * 输入格式：一行数字，用空格分隔，表示二叉树的层序遍历，"null"表示空节点
     * 例如：3 9 20 null null 15 7 表示一个二叉树
     * 输出格式：翻转后的二叉树的层序遍历结果
     */
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String[] nodes = sc.nextLine().split(" "); // 读取输入并分割
        TreeNode root = buildTree(nodes); // 构建二叉树
        root = invertTreeM(root); // 翻转二叉树
        List<Integer> result = levelOrder(root); // 层序遍历翻转后的二叉树
        System.out.println(result); // 输出结果
        sc.close(); // 关闭输入流
    }
}
